(57)【要約】【課題】ＭＯＳＦＥＴのオン、オフによりトランスに供給する電流を制御して、トランスにより電圧を昇圧して出力するスイッチング電源装置において、ＭＯＳＦＥＴのオン期間の長さに基いて、トランスの出力電圧の大きさを精度良く制御できるようにする。【解決手段】スイッチング電源装置は、ＭＯＳＦＥＴのオン期間Ｔｏｎａ、Ｔｏｎｂを調整して、トランスの出力電圧を制御する。このとき、スイッチング電源装置は、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数を変えることで、寄生ダイオードに逆電流Ｉｒａ、Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒａ、Ｔｒｂと重ならないように、ＭＯＳＦＥＴのオン期間Ｔｏｎａ、Ｔｏｎｂを調整する。これにより、駆動電流Ｉｃａ、Ｉｃｂが逆電流Ｉｒａ、Ｉｒｂの影響を受けず、ＭＯＳＦＥＴのオン期間Ｔｏｎａ、Ｔｏｎｂの長さに基いて、トランスに供給する電流の大きさを精度良く制御でき、トランスの出力電圧の大きさを精度良く制御できる。【選択図】図４
2010124530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を昇圧するための１次側コイル及び２次側コイルを有するトランスと、前記トランスの１次側コイルの一端に接続され、前記トランスの１次側コイルに順方向の電流を流すための順方向用のＭＯＳＦＥＴと、前記トランスの１次側コイルの他端に接続され、前記トランスの１次側コイルに逆方向の電流を流すための逆方向用のＭＯＳＦＥＴと、前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴを所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングするスイッチング制御手段とを備え、
前記スイッチング制御手段により前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴを所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングすることにより、前記トランスの１次側コイルに順方向と逆方向に交互に電流が流れて、前記トランスの２次側コイルから高周波電圧が出力されるスイッチング電源装置において、
前記スイッチング制御手段は、前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整するオン期間調整手段を有し、
前記オン期間調整手段は、前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流が流れる期間と重ならないように、前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整する、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記オン期間調整手段は、前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数を変えることで、前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記オン期間調整手段は、前記トランスの２次側コイルの出力電圧が変動したとき、該出力電圧の変動を打ち消すように、前記順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整する、
ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯＳＦＥＴのオン、オフによりトランスに供給する電流を制御して、トランスにより電圧を昇圧して出力するスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トランスにより電圧を昇圧して出力するスイッチング電源装置においては、ＭＯＳＦＥＴのオン、オフによりトランスに供給する電流を制御するものがある。また、このようなスイッチング電源装置としては、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式などでトランスに供給する電流を制御するものがある。
【０００３】
これらのスイッチング電源装置は、いずれも、トランスの１次側コイルの一端に接続された順方向用のＭＯＳＦＥＴと、トランスの１次側コイルの他端に接続された逆方向用のＭＯＳＦＥＴを、所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングするようになっている。すなわち、逆方向用のＭＯＳＦＥＴがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴがオンしている状態と、順方向用のＭＯＳＦＥＴがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴがオンしている状態とを、所定の周期で繰り返すようになっている。そして、このように順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴを所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングすることにより、トランスの１次側コイルに順方向と逆方向に交互に電流を流し、トランスの２次側コイルから高周波電圧を出力するようになっている。
【０００４】
一方、交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をＭＯＳＦＥＴのスイッチングにより矩形波電圧に変換して放電灯に印加する放電点灯装置において、電源電圧の変動に応じて、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数を制御することにより、放電灯の光出力を制御し、また、調光信号に応じて、ＭＯＳＦＥＴのオンデューティを制御することにより、放電灯の光出力を制御するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。また、直流電圧をスイッチング素子のスイッチングにより矩形波電圧に変換して放電灯に印加する放電点灯装置において、スイッチング素子のスイッチング周波数を制御することにより、放電灯の明るさを制御するようにしたものが知られている（例えば特許文献２参照）。また、交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をスイッチング素子（トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ）のスイッチングにより矩形波電圧に変換して負荷に出力する電源装置において、スイッチング素子のオンデューティ、あるいは、スイッチング周波数を増減させることにより、出力電圧を制御するようにしたものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１９７１７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８０８７６号公報
【特許文献３】特開２００４−３１１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来のスイッチング電源装置において、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を変化させると、トランスの１次側コイルに流れる電流の大きさが変化し、トランスの２次側コイルの出力電圧の大きさが変化する。すなわち、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を長くすると、トランスの１次側コイルに流れる電流が大きくなって、トランスの２次側コイルの出力電圧が大きくなり、また、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を短くすると、トランスの１次側コイルに流れる電流が小さくなって、トランスの２次側コイルの出力電圧が小さくなる。従って、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間の長さに基いて、トランスの２次側コイルの出力電圧の大きさを制御することができる。
【０００６】
しかしながら、上述した従来のスイッチング電源装置において、順方向用のＭＯＳＦＥＴをオンの状態からオフにすると、トランスの１次側コイルの自己誘導作用により、一時的に、逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流（逆方向用のＭＯＳＦＥＴをオンにしたときに流れる電流と逆方向の電流）が流れる。同様に、逆方向用のＭＯＳＦＥＴをオンの状態からオフにすると、トランスの１次側コイルに自己誘導作用により、一時的に、順方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流（順方向用のＭＯＳＦＥＴをオンにしたときに流れる電流と逆方向の電流）が流れる。
【０００７】
このため、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数を保ったままオン期間の長さを変えたのでは、逆方向用のＭＯＳＦＥＴをオフにして順方向用のＭＯＳＦＥＴをオンにしたときに、順方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流が流れる期間と、順方向用のＭＯＳＦＥＴをオンにする期間が重なることがあり、また、順方向用のＭＯＳＦＥＴをオフにして逆方向用のＭＯＳＦＥＴをオンにしたときに、逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流が流れる期間と、逆方向用のＭＯＳＦＥＴをオンにする期間が重なることがある。
【０００８】
このように順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流が流れる期間と、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間が重なってしまうと、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間の長さに基いて、トランスの１次側コイルに流れる電流の大きさを精度良く制御することができず、その結果、トランスの２次側コイルの出力電圧の大きさを精度良く制御することができない。なお、上述した特許文献１乃至特許文献３に開示の内容を適用したとしても、上記の問題を解決することはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＭＯＳＦＥＴのオン、オフによりトランスに供給する電流を制御して、トランスにより電圧を昇圧して出力するスイッチング電源装置において、ＭＯＳＦＥＴのオン期間の長さに基いて、トランスの出力電圧の大きさを精度良く制御することができるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、電圧を昇圧するための１次側コイル及び２次側コイルを有するトランスと、トランスの１次側コイルの一端に接続され、トランスの１次側コイルに順方向の電流を流すための順方向用のＭＯＳＦＥＴと、トランスの１次側コイルの他端に接続され、トランスの１次側コイルに逆方向の電流を流すための逆方向用のＭＯＳＦＥＴと、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴを所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングするスイッチング制御手段とを備え、スイッチング制御手段により順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴを所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングすることにより、トランスの１次側コイルに順方向と逆方向に交互に電流が流れて、トランスの２次側コイルから高周波電圧が出力されるスイッチング電源装置において、スイッチング制御手段は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整するオン期間調整手段を有し、オン期間調整手段は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流が流れる期間と重ならないように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整するものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のスイッチング電源装置において、オン期間調整手段は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数を変えることで、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整するものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２に記載のスイッチング電源装置において、オン期間調整手段は、トランスの２次側コイルの出力電圧が変動したとき、該出力電圧の変動を打ち消すように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を調整するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間の長さを調整することにより、トランスの２次側コイルの出力電圧（トランスの出力電圧）が制御される。すなわち、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を長くすることにより、トランスの１次側コイルに流れる電流が大きくされて、トランスの２次側コイルの出力電圧が大きくされ、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を短くすることにより、トランスの１次側コイルに流れる電流が小さくされて、トランスの２次側コイルの出力電圧が小さくされる。
【００１４】
このとき、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間が、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流が流れる期間と重ならないように調整されるため、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴがオンしているときにトランスの１次側コイルに流れる電流が、寄生ダイオードに流れる逆電流の影響を受けない。従って、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間の長さに基いて、トランスの１次側コイルに流れる電流の大きさを精度良く制御することができ、トランスの２次側コイルの出力電圧（トランスの出力電圧）の大きさを精度良く制御することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、安価な回路によって、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのオン期間を、順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに逆電流が流れる期間と重ならないように調整することができる。従って、安価な回路によって、トランスの２次側コイルの出力電圧（トランスの出力電圧）の大きさを精度良く制御することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、トランスの２次側コイルの出力電圧が供給される負荷に流れる負荷電流が変動しても、トランスの２次側コイルの出力電圧を一定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態によるスイッチング電源装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態によるスイッチング電源装置の構成を示す。スイッチング電源装置１は、トランス２と、ＭＯＳＦＥＴ３ａ、３ｂと、制御ＩＣ（スイッチング制御手段）４と、整流回路部５と、出力電圧検出部６等を備える。スイッチング電源装置１は、ＭＯＳＦＥＴ３ａ、３ｂのオン、オフによりトランス２に供給する電流を制御して、トランス２により電圧を昇圧して出力する装置である。このスイッチング電源装置１は、プッシュプル方式でトランス２に供給する電流を制御するようになっている。
【００１８】
トランス２は、電圧を昇圧するための１次側コイル２１及び２次側コイル２２を有しており、１次側コイル２１に流れる電流の変化に応じて電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を２次側コイル２２から出力する。１次側コイル２１は、一端がＭＯＳＦＥＴ３ａに接続されており、他端がＭＯＳＦＥＴ３ｂに接続されている。また、１次側コイル２１は、その中間点が電源入力端子９に接続されている。２次側コイル２２は、整流回路部５に接続されている。
【００１９】
ＭＯＳＦＥＴ３ａは、トランス２の１次側コイル２１に順方向の電流を流すための順方向用のものであり、ＭＯＳＦＥＴ３ｂは、トランス２の１次側コイル２１に逆方向の電流を流すための逆方向用のものである。
【００２０】
順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａは、トランス２の１次側コイル２１の一端に接続されており、そのドレインが１次側コイル２１に接続され、ソースがグランドに接続され、ゲートが制御ＩＣ４に接続されている。順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａは、ゲート・ソース間の電圧であるゲート電圧Ｖｇｓａがローレベルのときにオフ（ドレイン・ソース間が非導通）し、ゲート電圧Ｖｇｓａがハイレベルのときにオン（ドレイン・ソース間が導通）する。
【００２１】
逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂは、トランス２の１次側コイル２１の他端に接続されており、そのドレインが１次側コイル２１に接続され、ソースがグランドに接続され、ゲートが制御ＩＣ４に接続されている。逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂは、ゲート・ソース間の電圧であるゲート電圧Ｖｇｓｂがローレベルのときにオフ（ドレイン・ソース間が非導通）し、ゲート電圧Ｖｇｓｂがハイレベルのときにオン（ドレイン・ソース間が導通）する。
【００２２】
順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのゲート電圧Ｖｇｓａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲート電圧Ｖｇｓｂは、制御ＩＣ４によって制御される。すなわち、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂは、制御ＩＣ４によって、オン、オフされてスイッチングされる。
【００２３】
逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態では、電源入力端子９からの直流電圧Ｖｉｎによって、電源入力端子９からトランス２の１次側コイル２１及び順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａを経由してグランドに（順方向に）電流が流れる。すなわち、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態では、トランス２の１次側コイル２１に、順方向に流れる順方向駆動電流Ｉｃａが供給される。
【００２４】
また、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態では、電源入力端子９からの直流電圧Ｖｉｎによって、電源入力端子９からトランス２の１次側コイル２１及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂを経由してグランドに（逆方向に）電流が流れる。すなわち、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態では、トランス２の１次側コイル２１に、逆方向に流れる逆方向駆動電流Ｉｃｂが供給される。
【００２５】
制御ＩＣ４は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのゲート電圧Ｖｇｓａを制御することにより、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン、オフを制御し、また、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲート電圧Ｖｇｓｂを制御することにより、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン、オフを制御する。
【００２６】
そして、制御ＩＣ４は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのゲート電圧Ｖｇｓａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲート電圧Ｖｇｓｂを制御して、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂを所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングする。すなわち、制御ＩＣ４は、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態と、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態とが、所定の周波数で交互に繰り返されるように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂをオン、オフしてスイッチングする。
【００２７】
制御ＩＣ４により順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂを所定の周波数で交互にオン、オフしてスイッチングすることにより、トランス２の１次側コイル２１に所定の周波数で順方向と逆方向に交互に電流が流れて（順方向駆動電流Ｉｃａと逆方向駆動電流Ｉｃｂが所定の周波数で交互に流れて）、トランス２の１次側コイル２１に流れる電流の変化に応じて電圧が昇圧され、その昇圧された電圧（高周波電圧）がトランス２の２次側コイル２２から出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。出力電圧Ｖｏｕｔの周波数は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂをスイッチングするスイッチング周波数に対応した周波数となる。また、出力電圧Ｖｏｕｔの大きさは、トランス２の１次側コイル２１に流れる電流の大きさに対応した大きさとなる。
【００２８】
整流回路部５は、トランス２の２次側コイル２２から出力された出力電圧Ｖｏｕｔを整流して負荷１０に供給する。出力電圧検出部６は、トランス２の２次側コイル２２から出力された出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値を検出して、その電圧値を制御ＩＣ４にフィードバックする。
【００２９】
上記制御ＩＣ４は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間を調整可能になっており、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間を調整することにより、トランス２の１次側コイル２１に流れる電流（順方向駆動電流Ｉｃａ及び逆方向駆動電流Ｉｃｂ）の大きさを制御して、トランス２の２次側コイルの出力電圧Ｖｏｕｔの大きさを制御するようになっている。制御ＩＣ４は、出力電圧Ｖｏｕｔを小さくするときには、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間を短くし、出力電圧Ｖｏｕｔを大きくするときには、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間を長くする。
【００３０】
制御ＩＣ４は、出力電圧検出部６からフィードバックされた出力電圧Ｖｏｕｔに基いて、トランス２の２次側コイル２１の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧から変動したときに、その出力電圧Ｖｏｕｔの変動を打ち消すように（出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保つように）、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間を調整する。すなわち、制御ＩＣ４は、トランス２の２次側コイル２１の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧よりも増加すれば、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間を短くし、トランス２の２次側コイル２１の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧よりも低下すれば、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間を長くする。
【００３１】
図２は、制御ＩＣ４により制御される順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのゲート電圧Ｖｇｓａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲート電圧Ｖｇｓｂと、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインに流れるドレイン電流Ｉｄａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインに流れるドレイン電流Ｉｄｂとの関係を示す。
【００３２】
制御ＩＣ４は、上述のように、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態と、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態とが、所定の周波数で交互に繰り返されるように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂをオン、オフしてスイッチングする。
【００３３】
すなわち、制御ＩＣ４は、図２に示すように、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲート電圧Ｖｇｓｂをローレベルにしている期間内に順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのゲート電圧Ｖｇｓａをハイレベルにすると共に、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのゲート電圧Ｖｇｓａをローレベルにしている期間内に逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲート電圧Ｖｇｓｂをハイレベルにするように、ゲート電圧Ｖｇｓａ及びゲート電圧Ｖｇｓｂを所定の周波数でハイレベルとローレベルとに交互に切換える。
【００３４】
制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓａをローレベルにしているときに、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフし、制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓａをハイレベルにしているときに、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンする。そして、制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓａをローレベルにしている期間が、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしているオフ期間Ｔｏｆｆａになり、制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓａをハイレベルにしている期間が、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしているオン期間Ｔｏｎａになる。
【００３５】
また、制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓｂをローレベルにしているときに、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフし、制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓｂをハイレベルにしているときに、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンする。そして、制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓｂをローレベルにしている期間が、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしているオフ期間Ｔｏｆｆｂになり、制御ＩＣ４がゲート電圧Ｖｇｓｂをハイレベルにしている期間が、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしているオン期間Ｔｏｎｂになる。
【００３６】
制御ＩＣ４は、このようにゲート電圧Ｖｇｓａ及びゲート電圧Ｖｇｓｂを制御することにより、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態と、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態とが、所定の周期で交互に繰り返されるように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂをオン、オフしてスイッチングする。
【００３７】
逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態では、上述のように、トランス２の１次側コイル２１に順方向駆動電流Ｉｃａが流れる。従って、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態では、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインに順方向駆動電流Ｉｃａが流れ、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレイン電流Ｉｄａの大きさは、そのときに流れている順方向駆動電流Ｉｃａの大きさとなる。このとき、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインには、電流が流れず、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレイン電流Ｉｄｂの大きさは、０となる。
【００３８】
一方、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態では、上述のように、トランス２の１次側コイル２１に逆方向駆動電流Ｉｃｂが流れる。従って、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態では、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインに逆方向駆動電流Ｉｃｂが流れ、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレイン電流Ｉｄｂの大きさは、そのときに流れている逆方向駆動電流Ｉｃｂの大きさとなる。このとき、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインには、電流が流れず、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレイン電流Ｉｄａの大きさは、０となる。
【００３９】
また、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態から、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａをオフにすると、順方向駆動電流Ｉｃａが流れなくなって、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレイン電流Ｉｄａの大きさは、０となる。このとき、トランス２の１次側コイル２１の自己誘導作用により、一時的に、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３０ｂに逆電流Ｉｒｂ（逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂをオンにしたときに流れる逆方向駆動電流Ｉｃｂと逆方向の電流）が流れる。従って、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオフしていて順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている状態から、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａをオフにした直後には、一時的に、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインに逆電流Ｉｒｂが流れ、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレイン電流Ｉｄｂの大きさは、そのときに流れている逆電流Ｉｒｂの大きさとなる。このとき、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインには、電流が流れず、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレイン電流Ｉｄａの大きさは、０となる。
【００４０】
また、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態から、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂをオフにすると、逆方向駆動電流Ｉｃｂが流れなくなって、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレイン電流Ｉｄｂの大きさは、０となる。このとき、トランス２の１次側コイル２１の自己誘導作用により、一時的に、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａの寄生ダイオード３０ａに逆電流Ｉｒａ（順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａをオンにしたときに流れる順方向駆動電流Ｉｃａと逆方向の電流）が流れる。従って、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオフしていて逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしている状態から、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂをオフにした直後には、一時的に、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインに逆電流Ｉｒａが流れ、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのドレイン電流Ｉｄａの大きさは、そのときに流れている逆電流Ｉｒａの大きさとなる。このとき、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインには、電流が流れず、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレイン電流Ｉｄｂの大きさは、０となる。
【００４１】
ところで、図３に示すように（従来のスイッチング電源装置のように）、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのスイッチング周波数ｆ（ｆ＝１／Ｔｓ：Ｔｓは、スイッチングの周期）を一定に保ったまま、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａ、及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂを長くすると、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａが、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａの寄生ダイオード３０ａに逆電流Ｉｒａが流れる期間Ｔｒａと重なってしまい、また、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂが、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３０ｂに逆電流Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒｂと重なってしまう。
【００４２】
順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａが、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａの寄生ダイオード３０ａに逆電流Ｉｒａが流れる期間Ｔｒａと重なってしまうと、順方向駆動電流Ｉｃａが逆電流Ｉｒａの影響を受けてしまい、また、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂが、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３０ｂに逆電流Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒｂと重なってしまうと、逆方向駆動電流Ｉｃｂが逆電流Ｉｒｂの影響を受けてしまう。
【００４３】
従って、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのスイッチング周波数ｆを一定に保ったまま、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａ、及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂを長くするのでは、順方向駆動電流Ｉｃａ及び逆方向駆動電流Ｉｃｂの大きさ（トランス２の１次側コイル２１に流れる電流の大きさ）を精度良く制御することができず、その結果、トランス２の２次側コイル２２の出力電圧Ｖｏｕｔの大きさを精度良く制御することができない。
【００４４】
そこで、本発明のスイッチング電源装置１では、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのスイッチング周波数ｆを変えることで、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａの寄生ダイオード３０ａに逆電流Ｉｒａが流れる期間Ｔｒａと重ならないように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａを調整すると共に、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３０ｂに逆電流Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒｂと重ならないように、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂを調整するようになっている。
【００４５】
すなわち、トランス２の出力電圧Ｖｏｕｔを大きくする場合には、制御ＩＣ４は、図４に示すように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのスイッチング周波数ｆを低く（スイッチング周期Ｔｓを長く）することで、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａの寄生ダイオード３０ａに逆電流Ｉｒａが流れる期間Ｔｒａと重ならないように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａを長くすると共に、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３０ｂに逆電流Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒｂと重ならないように、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂを長くする。
【００４６】
また、トランス２の出力電圧Ｖｏｕｔを小さくする場合には、制御ＩＣ４は、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのスイッチング周波数ｆを高く（スイッチング周期Ｔｓを短く）することで、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａの寄生ダイオード３０ａに逆電流Ｉｒａが流れる期間Ｔｒａと重ならないように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａを短くすると共に、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３０ｂに逆電流Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒｂと重ならないように、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂを短くする。
【００４７】
本発明のスイッチング電源装置１によれば、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａのオン期間Ｔｏｎａが、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａの寄生ダイオード３０ａに逆電流Ｉｒａが流れる期間Ｔｒａと重ならないため、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしているときにトランス２の１次側コイル２１に流れる駆動電流Ｉｃａが、寄生ダイオード３０ａに流れる逆電流Ｉｒａの影響を受けない。また、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎｂが、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３０ｂに逆電流Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒｂと重ならないため、逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンしているときにトランス２の１次側コイル２１に流れる駆動電流Ｉｃｂが、寄生ダイオード３０ｂに流れる逆電流Ｉｒｂの影響を受けない。
【００４８】
従って、本発明のスイッチング電源装置１によれば、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎａ、Ｔｏｎｂの長さに基いて、順方向駆動電流Ｉｃａ及び逆方向駆動電流Ｉｃｂの大きさ（トランス２の１次側コイル２１に流れる電流の大きさ）を精度良く制御することができ、トランス２の２次側コイル２２の出力電圧（トランス２の出力電圧）Ｖｏｕｔの大きさを精度良く制御することができる。
【００４９】
しかも、本発明のスイッチング電源装置１によれば、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのスイッチング周波数ｆを変えることで、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎａ、Ｔｏｎｂを調整するため、制御ＩＣ４に安価なものを用いて、逆電流Ｉｒａ、Ｉｒｂが流れる期間Ｔｒａ、Ｔｒｂと重ならないように、オン期間Ｔｏｎａ、Ｔｏｎｂを調整することができる。従って、制御ＩＣ４に安価なものを用いて、トランス２の２次側コイル２２の出力電圧（トランス２の出力電圧）Ｖｏｕｔの大きさを精度良く制御することができる。
【００５０】
また、本発明のスイッチング電源装置１によれば、トランス２の２次側コイル２２の出力電圧Ｖｏｕｔが変動したとき、その出力電圧Ｖｏｕｔの変動を打ち消すように、順方向用のＭＯＳＦＥＴ３ａ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴ３ｂのオン期間Ｔｏｎａ、Ｔｏｎｂが調整されるため、出力電圧Ｖｏｕｔが供給される負荷１０に流れる負荷電流が変動しても、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保つことができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、負荷が交流電圧で動作するものである場合には、整流回路部は不要である。また、本発明のスイッチング電源装置は、プッシュプル方式でトランスに供給する電流を制御するものに限られず、ハーフブリッジ方式やフルブリッジ方式でトランスに供給する電流を制御するものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の概略構成を示す電気的ブロック構成図。
【図２】同スイッチング電源装置の順方向用のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧と、順方向用のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流との関係を示す図。
【図３】従来のスイッチング電源装置の順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数を一定に保ってオン期間を長くした場合の、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧と、順方向用のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流との関係を示す図。
【図４】本発明のスイッチング電源装置の順方向用のＭＯＳＦＥＴ及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数を低くしてオン期間を長くした場合の、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧と、順方向用のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流及び逆方向用のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１    スイッチング電源装置
２    トランス
３ａ    順方向用のＭＯＳＦＥＴ
３ｂ    逆方向用のＭＯＳＦＥＴ
４    制御ＩＣ（スイッチング制御手段）
５    整流回路部
６    出力電圧検出部
９    電源入力端子
１０  負荷
２１    １次側コイル
２２    ２次側コイル
３０ａ    順方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード
３０ｂ    逆方向用のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード
【図１】
2010124530.tif 000003
【図２】
2010124530.tif 000004
【図３】
2010124530.tif 000005
【図４】
2010124530.tif 000006